Топология локальных сетей

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) ЛВС понимается расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо всем.

Топология сети определяет не столько физическое расположение компьютеров, сколько характер связей между ними, особенности распространения сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов), необходимость электрического согласования и многое другое. Любые компьютеры, как бы они ни были расположены, всегда можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии.

Существует следующие топологии сети:

• • «общая шина» (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи (рис. 23);
• • «звезда» (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры (рис. 24);
• • разновидность «звезды» - «пассивная звезда» (рис. 25), при которой периферийные компьютеры присоединяются к устройству, называемому концентратором (рис. 27) или коммутатором;
• • «кольцо» (ring) (рис. 26).

На практике существуют сложные конфигурации, являющиеся комбинациями вышеперечисленных топологий (рис. 28).

Рис. 25. Топология ЛВС

«пассивная звезда»

Рис. 26. Топология ЛВС «кольцо»

Рис. 27. Концентратор на 8 портов подключения ПЭВМ

Рис. 28. Пример топологии ЛВС с использование фрагментов «звезды» и «общей шины»

Топология «общая шина»

Топология «общая шина» (далее - «шина») самой своей структурой предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в «шину» довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании «шины» требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями. Правда, надо учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходит два кабеля, что не всегда удобно.

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента, аппаратура сетевого адаптера при топологии «шина» получается сложнее, чем при других топологиях. Однако из-за широкого распространения сетей с топологией «шина» (Ethernet, Arcnet) стоимость сетевого оборудования получается не слишком высокой.

«Шине» не страшны отказы отдельных компьютеров, так как все остальные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Может показаться, что «шине» не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае мы получим две вполне работоспособные «шины». Однако из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах «шины» специальных согласующих устройств - терминаторов (см. рис. 23, кружки). Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Так что при разрыве или повреждении кабеля (например, мышами, которые почему-то очень любят грызть кабели сети) нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля «шины» выводит из строя всю сеть. Любой отказ сетевого оборудования в «шине» очень трудно локализовать, так как все адаптеры включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, не так-то просто.

При прохождении по линии связи сети с топологией «шина» информационные сигналы ослабляются и никак не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи, кроме того, каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до 150

передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети с топологией «шина» часто используют несколько сегментов (каждый из которых представляет собой «шину»), соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов - репитеров, или повторителей (на рис. 23 показано соединение двух сегментов).

Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно, так как существуют еще и ограничения, связанные с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.